与聚合物电解质膜燃料电池相比，固体氧化物燃料电池（SOFCs）具有许多优点，因此受到了科学界和工业界的极大关注。根据电解质导电机理的不同，SOFCs分为氧离子导电SOFCs（O-SOFCs）和质子导电SOFCs，也称为质子陶瓷燃料电池（PCFCs）。

近日，南京工业大学邵宗平教授，江苏科技大学苏超教授报道了提出了一种通过形成Ruddlesden-Popper（RP）-单一钙钛矿（SP）纳米复合材料来开发用于质子陶瓷燃料电池（PCFC）的优良阴极新策略。

文章要点

1）研究人员首先设计了成分为LaSr_xCo_1.5Fe_1.5O_10−δ（LSCF_x，x=2.0，2.5，2.6，2.7，2.8，3.0）的材料。然后采用一锅法制备了RP-SP纳米复合材料（x=2.5、2.6、2.7和2.8）、SP氧化物（x=2.0）和RP氧化物（x=3.0）。

2）研究发现，在纳米复合材料中，RP和SP之间产生了协同作用，与纯RP和SP氧化物相比，具有更好的氧还原活性。更重要的是，这种协同效应有效地提高了纳米复合材料的质子导电性，从而显著改善了PCFC的阴极性能。特别是在BaZr_0.1Ce_0.7Y_0.2O_3−δ（BZCY172）电解质上，LSCF2.7的面电阻仅为LSCF2.0的40%。此外，这种协同效应降低了纳米复合材料的热膨胀系数，使其与BZCY172电解质具有更好的相容性。

3）实验结果显示，采用LSCF2.7阴极和BZCY172电解质的阳极支撑型PCFC可提供391 mW cm⁻²的高峰值功率输出，并在600 °C下具有优异的耐久性。

参考文献

Huangang Shi, et al, Building Ruddlesden–Popper and Single Perovskite Nanocomposites: A New Strategy to Develop High-Performance Cathode for Protonic Ceramic Fuel Cells, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202101872

https://doi.org/10.1002/smll.202101872